[发明专利]一种用于躲避水面与障碍物的盲人辅助眼镜

摘要

本发明公开了一种用于躲避水面与障碍物的盲人辅助眼镜，用于引导盲人走到没有障碍物与水面的通路区域。眼镜包含红色散斑投射器、两个红外相机、姿态角传感器、处理器与两个骨传导耳机等器件。本发明大幅地提高了盲人避开障碍物与水面并选择通行方向的安全性与便捷性，利于盲人在出行中避开水面和障碍区域，找到正确的通路，具有环境适应性好、用户适配性高、不占用盲人双耳、可在运动情况下使用，可穿戴性好，学习成本低的优点。

主权项

1.一种用于躲避水面与障碍物的盲人辅助眼镜，包括眼镜本体、姿态角传感器、两个线偏振片、两个红外相机、红外散斑投射器、两个骨传导耳机、电池和处理器；两个红外相机分别嵌于左右镜片上方的镜框内，两个线偏振片的偏振方向相互垂直，分别固定在两个红外相机前；红外散斑投射器和姿态角传感器嵌于镜框内，且位于两个红外相机之间，所述两个骨传导耳机分别设置在镜腿末端；所述电池和处理器嵌于镜腿内，镜框与镜腿侧壁均开有散热孔；所述红外散斑投射器用于向前方场景投射红外散斑；红外投射下的场景经线偏振片滤波后，被两个红外相机采集，分别获得两个红外图像；姿态角传感器用于获得两个红外相机的俯仰角为a，翻滚角为b；处理器根据红外图像进行通道检测，并以立体声音的形式，通过骨传导耳机传递给盲人，进行通行辅助；所述处理器通过以下步骤进行通道检测：(1)对两幅红外图像进行双目立体匹配，获取一幅视差图Disparity；(2)利用视差图Disparity，在右视图中找到对应于左红外图中的任一点(u,v)的对应点(u',v)，满足u'‑u＝disparity，disparity为视差图Disparity中像素点(u,v)的视差值；然后将左红外图中的任一点(u,v)的红外灰度值IR_L(u,v)与右红外图中对应点(u',v)的红外灰度值IR_L(u',v)做差，获得偏振差分图Polarization，其中偏振差分图Polarization中，像素点(u,v)的值为|IR_L(u,v)‑IR_L(u',v)|；(3)利用视差图Disparity，获得一幅深度图Depth，深度图Depth中像素点(u,v)的深度值depth为depth＝f×Baseline/disparity，其中，f为两个红外相机的焦距，Baseline为两个红外相机之间的基线距离；(4)计算深度图Depth中每一点(u,v)相对于左红外相机光心(u₀,v₀)的三维坐标(x,y,z)，从而获得一幅高度图Height；高度图Height中，像素点(u,v)的高度值height为:height＝x×sin(b)+y×cos(a)×cos(b)‑z×sin(a)×cos(b)；其中x＝(u‑u₀)×depth/f，y＝(v‑v₀)×depth/f，z＝depth；depth为深度图Depth中像素点(u,v)的深度值；(5)遍历深度图Depth的每一列，查找出每一列中满足对应点在高度图Height中的高度值CorrHeight小于阈值HeightThreshold的最小深度值MinDepthObs，同时查找出每一列满足对应点在高度图Height中的高度值CorrHeight大于阈值HeightThreshold且在偏振差分图Polarization中的偏振差分值CorrPolarization大于阈值PolarizationThreshold的最小深度值MinDepthWat；取每一列中MinDepthObs和MinDepthWat中较小的值MinDepth，构成最近可通行距离曲线MinTraversableLine；(6)查找最近可通行距离曲线MinTraversableLine上的最高点Peak，同时从最高点Peak向两侧搜索，查找可通行距离为最高点一半的两个最近的半高点HalfLeft与HalfRight，取两个半高点的中点Mid，该中点Mid相对于左红外相机光心的方向即为可通行的方向。